本實用新型涉及一種監測變形縫兩側主體結構變形的裝置。
背景技術：
：由于大型建構筑物工程或地下隧道等工程在使用過程中，受到周邊施工、自然降水、地震、爆炸等人為或自然因素的影響，地基土體會發生不同程度的不均勻沉降或土體遷移，工程的主體結構會發生整體或局部的沉降變形。為了結構安全，在工程設計和施工過程中，均會根據需要設置抗震縫、沉降縫、伸縮縫等類型的變形縫。在發生變形時，變形縫兩側的結構構件會在豎向和兩個水平方向發生相對變位移化，即發生豎向錯動(Z方向相對位移)、水平錯動(X方向相對位移，即第一水平方向的位移變化)、水平間距變化(Y方向相對位移，即第二水平方向的位移變化)。目前對工程結構變形縫兩側主體結構變形的監測手段為：在水平方向和豎直方向各安裝位移傳感器或裂縫計，通過傳感器直接測量兩側主體結構的相對變形。目前，監測變形縫兩側主體結構豎向錯動(Z方向相對位移)和水平間距變化(Y方向相對位移)時，要在變形縫處設置一支豎向位移傳感器，一支水平位移傳感器，并將傳感器兩端分別固定在變形縫兩側的結構上，捕捉變形縫兩側主體結構的相對位移量。上述現有技術方案主要存在以下缺陷：由于現有傳感器都是固定在兩側主體結構上，在變形縫兩側主體結構發生相對錯動時，傳感器會發生系統誤差，導致監測數據出錯。以僅發生Z方向錯動為例，變形縫處設置的豎向位移傳感器會發生拉伸或收縮變形，監測到的數據是準確的Z方向錯動變形量，但同時，由于X、Y兩方向位移傳感器的兩個安裝點之間的位置發生了變化，安裝點之間的距離變大，位移傳感器會出現拉伸變形，錯誤的顯示結構在發生Z向錯動的同時存在Y向和X向錯動。同理，在僅發生Y向或X向變形時，其他兩方向的位移傳感器也會顯示發生了變形。而在發生兩個方向的變形時，傳感器的數據會出現較大的誤差，進而影響技術人員對結構檢測數據的準確分析。技術實現要素：為克服現有技術存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種監測變形縫兩側主體結構變形的裝置，其采用一只單軸傾角傳感器和一只位移監測構件的方式，監測變形縫兩側主體結構的Y、Z兩個方向的變形量，解決了上述的現有技術的系統誤差問題。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種監測變形縫兩側主體結構變形的裝置，其用于監測變形縫兩側主體結構的豎向錯動變形量及水平間距變化量，其特征在于，包括單軸傾角傳感器、位移監測構件、第一支架、第二支架、位移監測支架、傳感器安裝板及連接軸；所述單軸傾角傳感器安裝在所述傳感器安裝板的上表面上，用于監測所述變形縫兩側主體結構的豎向錯動變形量；所述位移監測構件安裝在所述位移監測支架上，用于監測所述變形縫兩側主體結構的水平間距變化量；所述第一支架和第二支架分別安裝在所述變形縫兩側主體結構上，所述位移監測支架安裝在所述第一支架和第二支架上；所述傳感器安裝板設置于所述連接軸上且其一端與所述第二支架搭接，所述連接軸與所述第一支架連接。所述第一支架包括第一水平桿，所述第一水平桿的第一端設置有安裝軸，所述安裝軸未與所述第一水平桿連接的一端與所述連接軸連接。所述第一水平桿的第二端安裝在所述變形縫兩側中的第一側的主體結構上。所述第一支架還包括第一豎直桿，所述第一豎直桿與所述第一水平桿垂直，所述第一豎直桿的第一端與所述第一水平桿連接；所述第一豎直桿的第二端安裝在所述變形縫兩側中的第一側的主體結構上。所述安裝軸上沿其徑向方向設置有用于安裝第一限位銷的第一銷孔。所述第一水平桿上沿其徑向方向設置有用于安裝所述位移監測支架的通孔。所述第二支架包括第二水平桿，所述第二水平桿上沿其徑向方向設置有一個用于安裝所述位移監測支架的安裝槽。所述第二水平桿的一端安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上。所述第二支架還包括第二豎直桿，所述第二豎直桿與所述第二水平桿垂直，且所述第二豎直桿的第一端與所述第二水平桿連接；所述第二豎直桿的第二端安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上。所述位移監測構件為裂縫計或位移傳感器。所述位移監測支架包括平行設置的第一豎桿和第二豎桿，所述位移監測構件設置于所述第一豎桿和所述第二豎桿上，且與所述第一豎桿和第二豎桿垂直；所述第一豎桿遠離所述位移監測構件的一端設置在所述通孔中，且所述第一豎桿與所述第一水平桿可以產生豎向方向上的相對位移和第一水平桿軸向方向上的相對位移且無相互影響，所述第二豎桿遠離所述位移監測構件的一端安裝在所述安裝槽中。所述連接軸包括金屬桿及設置在所述金屬桿上的金屬條板；所述金屬桿的端部沿其徑向方向設置有與所述安裝軸相配合的安裝孔，以使得所述安裝軸安裝在所述安裝孔中；所述金屬條板的平面與所述金屬桿的軸線平行，且所述金屬條板設置于所述傳感器安裝板的下表面上。一種監測變形縫兩側主體結構變形的方法，包括以下步驟：S1，在變形縫兩側主體結構上確定監測點位置，清理主體結構表面的裝修層及附屬物，露出主體結構中的構件主體；S2，安裝監測裝置將第一支架安裝在變形縫兩側中的第一側的主體結構上，將第二支架安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上；將位移監測構件安裝在位移監測支架上，并將所述位移監測支架安裝在第一支架和第二支架上；在連接軸的上部安裝傳感器安裝板，并將單軸傾角傳感器安裝在傳感器安裝板上，使單軸傾角傳感器角度監測方向與傳感器安裝板長邊平行，其中傳感器安裝板的另一端搭接在第二支架上；將位移監測構件與單軸傾角傳感器分別通過信號線與數據采集裝置連接；S3，采集數據并進行數據處理根據采集的數據，計算變形縫兩側主體結構在豎向上的錯動變形量及水平方向上的間距變化量。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：(1)本實用新型的單軸傾角傳感器和位移監測構件與變形縫兩側主體結構的連接均是間接的、非固定式的連接，當變形縫兩側主體結構發生相對位移時，不會對單軸傾角傳感器和位移監測構件產生硬性拉扯，從而可避免由于缺乏變形能力而造成監測數據的系統性誤差；(2)本實用新型提供了兩種結構的第一支架和兩種結構的第二支架，可分別用于安裝在變形縫兩側主體結構的水平面上或豎直面上。附圖說明圖1、2為本實用新型提供的監測變形縫兩側主體結構變形的裝置的結構示意圖；圖3至5為本實用新型提供的第一支架的結構示意圖；圖6至8為本實用新型提供的第二支架的結構示意圖；圖9為本實用新型提供的位移監測支架的結構示意圖；圖10為本實用新型提供的連接軸的結構示意圖；圖11為本實用新型提供的安裝有單軸傾角傳感器的傳感器安裝板的結構示意圖；圖12為本實用新型提供的監測變形縫兩側主體結構的變形的方法的流程圖。1-變形縫兩側主體結構，1-1-變形縫，2-單軸傾角傳感器，3-位移監測構件，4-第一支架，4-1-第一水平桿，4-2-第一豎直桿，5-第二支架，5-1-第二水平桿，5-2-第二豎直桿，6-位移監測支架，7-傳感器安裝板，8-連接軸，9-安裝軸，10-第一銷孔，11-通孔，12-安裝槽，13-第一豎桿，14-第二豎桿，16-金屬桿，17-金屬條板，15-安裝孔。具體實施方式如圖1、2所示，本實用新型提供的監測變形縫兩側主體結構變形的裝置，其用于監測變形縫兩側主體結構1的豎向錯動變形量及水平間距變化量，其包括單軸傾角傳感器2、位移監測構件3、第一支架4、第二支架5、位移監測支架6、傳感器安裝板7及連接軸8；所述單軸傾角傳感器2安裝在所述傳感器安裝板7的上表面上，用于監測所述變形縫兩側主體結構1的豎向錯動變形量；所述位移監測構件3安裝在所述位移監測支架6上，用于監測所述變形縫兩側主體結構的水平間距變化量；所述第一支架4和第二支架5分別安裝在所述變形縫兩側主體結構1上，所述位移監測支架6安裝在所述第一支架4和第二支架5上；所述傳感器安裝板7設置于所述連接軸8上且其一端與所述第二支架5連接，所述連接軸8與所述第一支架4連接。如圖2所示，圖中1-1所示為變形縫，1所示為變形縫兩側主體結構。其中的位移監測構件3可為位移傳感器或裂縫計，優選地，選用裂縫計作為位移監測構件3，裂縫計為伸縮式結構，其可監測變形縫兩側主體結構1間距變化量，精度不低于0.1mm，量程不小于30mm。其中的單軸傾角傳感器2監測水平方向的角度變化，精度應不低于0.05°，量程不小于10°。需要說明的是，結合
背景技術：
的描述，其中的水平方向即為Y方向，豎向方向即為Z方向。其中的位移監測構件可監測變形縫兩側主體結構在Y方向的位移變化，即變形縫兩側主體結構的水平間距的變化；其中的單軸傾角傳感器可監測變形縫兩側主體結構在Z方向的位移變化，即變形縫兩側主體結構在高度方向上發生的位移錯動。如圖3所示，該第一支架4為“一”字形，其材質為不銹鋼，第一支架4的直徑可為10mm，即該第一支架4包括第一水平桿4-1，所述第一水平桿4-1的第一端設置有安裝軸9，所述安裝軸9未與所述第一水平桿4-1連接的一端與所述連接軸8連接；第一水平桿4-1的第二端安裝在所述變形縫兩側中的第一側的主體結構上，如柱、墻或板上。其中的安裝軸9的軸表面平整光滑，并進行拋光處理，也可進行其他降低摩擦系數的技術處理。當安裝表面為豎向時可采用該“一”字形的第一支架4。如圖4、5所示，該第一支架4為“Г”形或“T”形，即該第一支架4包括第一水平桿4-1和第一豎直桿4-2，所述第一豎直桿4-2的第一端與所述第一水平桿4-1連接；所述第一豎直桿的4-2第二端安裝在所述變形縫兩側中的第一側的主體結構上，如柱、墻或板上；所述第一水平桿4-1的第一端設置有安裝軸9，所述安裝軸9未與所述第一水平桿4-1連接的一端與所述連接軸8連接。其中的安裝軸9的軸表面平整光滑，并進行拋光處理，也可進行其他降低摩擦系數的技術處理。當安裝表面為水平面時可采用該“Г”形或“T”形的第一支架4。為便于連接軸8與設置于第一支架4上的安裝軸9的連接，其中的安裝軸9上沿其徑向方向設置有用于安裝第一限位銷的第一銷孔10，通過該第一限位銷可將連接軸8限定在安裝軸9的一定位置上，便于連接軸8的安裝。為便于位移監測支架安裝于該第一支架4上，還可在第一水平桿4-1上沿其徑向方向設置有用于安裝所述位移監測支架的通孔11。如圖6所示，該第二支架5為“一”字形，直徑可為20mm，即該第二支架5包括第二水平桿5-1，所述第二水平桿5-1上沿其徑向方向設置有一個用于安裝所述位移監測支架的安裝槽12。該第二水平桿5-1的一端安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上，如柱、墻或板上。如圖7、8所示，該第二支架5為“Г”形或“T”形，即該第一支架5包括第二水平桿5-1和第二豎直桿5-2，所述第二豎直桿5-2與所述第二水平桿5-1垂直，且所述第二豎直桿5-2的第一端與所述第二水平桿5-1連接；所述第二豎直桿5-2的第二端安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上；所述第二水平桿5-1上沿其徑向方向一個用于安裝所述位移監測支架的安裝槽12。該安裝槽12可為邊長為6mm的方槽或長方槽，深度可為15mm，便于安裝位移監測支架。如圖9所示，其中的位移監測支架包括平行設置的第一豎桿13和第二豎桿14，所述位移監測構件3設置于所述第一豎桿13和所述第二豎桿14上，且與所述第一豎桿13和第二豎桿14垂直；優選地，采用裂縫計作為位移監測構件，將裂縫計的其中一端與第一豎桿13的第一端連接，將裂縫計的另一端與第二豎桿14的第一端連接，所述第一豎桿13的第一端與第二豎桿14的第一端處于同一水平線上；所述第一豎桿13的第二端，即所述第一豎桿13遠離所述位移監測構件3的一端安裝在所述通孔11中；所述第二豎桿14的第二端，即所述第二豎桿14遠離所述位移監測構件3的一端安裝在所述安裝槽12中。其中的第一豎桿13為直徑可為3mm的圓桿，長度可為35mm，表面進行拋光處理，也可進行其他降低摩擦系數的技術處理，安裝時將此桿穿進第一水平桿4-1的通孔11內，優選地可位于通孔11的中間位置，可使得第一豎桿13與所述第一水平桿4-1可以產生Z方向上的相對位移和X方向上的相對位移且無相互影響，其中的第二豎桿14為方形金屬桿，長度可為40mm，截面尺寸和第二支架5上的安裝槽12相配合，可牢固安裝在第二支架5上。當變形縫兩側主體結構在X方向發生位移變化時，第一支架4隨主體結構在X方向上移動，因第一豎桿13安裝在第一支架4的通孔中，使得第一水平桿4-1與第一豎桿13在X方向發生相對移動，在第一支架4因變形縫兩側主體結構在X方向產生位移變化而移動時，第一豎桿13則不會移動，因此設置于第一豎桿13和第二豎桿14上的位移監測構件則不會被拉伸或縮短，從而可避免位移監測構件的監測結果不準確的問題。同理，當變形縫兩側主體結構在Z方向發生位移變化時，第一支架4隨主體結構在Z方向上移動，因第一豎桿13安裝在第一支架4的通孔中，使得第一水平桿4-1與第一豎桿13在Z方向上發生相對移動，在第一支架4因變形縫兩側主體結構在Z方向產生位移變化而移動時，第一豎桿13則不會移動，因此設置于第一豎桿13和第二豎桿14上的位移監測構件則不會被拉伸或縮短，從而可避免位移監測構件的監測結果不準確的問題。如圖10所示，其中的連接軸8包括金屬桿16及設置在所述金屬桿16上的金屬條板17；所述金屬桿16的端部設置有與所述安裝軸8相配合的安裝孔15，以使得所述安裝軸8安裝在所述安裝孔15中；所述金屬條板17的平面與所述金屬桿16的軸線平行，且所述金屬條板17設置于所述傳感器安裝板7的下表面上。其中的金屬桿16直徑可為10mm，長度可為50mm至80mm，表面進行拋光處理，也可進行其他降低摩擦系數的技術處理；金屬桿16的第一端處設置有與所述安裝軸9相配合的安裝孔15，孔內壁平整并進行拋光處理，也可進行其他降低摩擦系數的技術處理，孔徑與第一支架4上的安裝軸9的外徑相配合，可使得金屬桿16繞安裝軸9轉動，通過第一支架4上的第一限位銷限定在第一支架4上；金屬桿16上金屬條板17的尺寸可為10mm×(40mm至50mm)×2mm，焊接在金屬桿16上，表面平直，無變形現象，且金屬條板17的平面與金屬桿16的軸線平行，并將該該金屬條板17設置于所述傳感器安裝板7的下表面上，其中金屬桿屬于水平狀態。如圖11所示，單軸傾角傳感器2安裝在傳感器安裝板7上且單軸傾角傳感器角度監測方向與傳感器安裝板長邊相互平行，可通過螺栓安裝或可靠的膠粘劑粘貼，傳感器安裝板7的兩個長邊的對稱軸與所述連接軸8的中心軸處于同一豎向平面上，且相互平行；優選地，該傳感器安裝板7為鋁材質，矩形，尺寸比單軸傾角傳感器2略大，板厚可為2mm至3mm。當變形縫兩側主體結構在Z方向發生位移變化時，第一支架4與第二支架5在Z方向上隨之發生位移變化，因傳感器安裝板一方面與第二支架5接觸，又通過連接軸8與第一支架4接觸，導致了傳感器安裝板7發生傾斜，使得傳感器安裝板7上的單軸傾角傳感器2繞X方向轉動，同時，單軸傾角傳感器2繞X方向轉動帶動金屬桿16及金屬桿16一起繞X方向轉動，即，使得金屬桿16繞與之相連接的安裝軸9轉動，從而可根據該單軸傾角傳感器2繞X方向的轉動角度計算變形縫兩側主體結構在Z方向上的位移變化。當變形縫兩側主體結構在Y方向上產生位移時，第一支架4與第二支架5在Y方向上隨之發生位移，使得位于第一支架4和第二支架5上的位移監測構件3發生拉伸或收縮，從而可根據位移監測構件3的拉伸或收縮長度得到變形縫兩側主體結構在Y方向上產生的位移量。如圖12所示，利用上述裝置來監測變形縫兩側主體結構變形的方法，包括以下步驟：S1，在變形縫兩側主體結構上確定監測點位置，清理主體結構表面的裝修層及附屬物，露出主體結構中的構件主體；S2，安裝監測裝置將第一支架安裝在變形縫兩側中的第一側的主體結構上，將第二支架安裝在所述變形縫兩側中的第二側的主體結構上；將位移監測構件安裝在位移監測支架上，并將所述位移監測支架安裝在第一支架和第二支架上；在連接軸的上部安裝傳感器安裝板，并將單軸傾角傳感器安裝在傳感器安裝板上，使單軸傾角傳感器角度監測方向與傳感器安裝板長邊平行，其中傳感器安裝板的另一端搭接在第二支架上；將位移監測構件與單軸傾角傳感器分別通過信號線與數據采集裝置連接；S3，采集數據并進行數據處理根據單軸傾角傳感器轉動的角度及位移監測構件的拉伸或縮短位移，計算變形縫兩側主體結構在Y方向及Z方向上的位移。設定第一水平桿4-1和第二水平桿5-1的橫截面中心之間的水平間距為L，變形縫兩側主體結構1在豎向上，即Z方向上的錯動變形量為a，變形縫兩側主體結構1在水平方向上，即Y方向上的間距變化量為c，單軸傾角傳感器2轉動的角度變化量為α，位移監測構件3，如裂縫計的伸長或縮短的變化量為d。當變形縫兩側主體結構1僅在Y向上變化時：a＝0，c＝d當變形縫兩側主體結構1僅發生Z向錯動時：a＝Ltgα，c＝0；當變形縫兩側主體結構1發生Y向水平間距變化和Z向錯動時：a＝(L+d)tgα，c＝d；根據上述公式、單軸傾角傳感器轉動的角度及位移監測構件的拉伸或縮短位移可及時判斷變形縫兩側主體結構的位移變化。本實用新型提供的監測變形縫兩側主體結構變形的裝置，其中的單軸傾角傳感器和位移監測構件與變形縫兩側主體結構的連接均是間接的、非固定式的連接，當變形縫兩側主體結構發生相對位移時，不會對單軸傾角傳感器和位移監測構件產生硬性拉扯，從而可避免由于缺乏變形能力而造成監測數據的系統性誤差；再者，本實用新型提供了兩種結構的第一支架和兩種結構的第二支架，可分別用于安裝在變形縫兩側主體結構的水平面上或豎直面上。在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“頂”、“底”、”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本實用新型的描述中，需要說明的是，各零部件的具體尺寸僅僅是為了示例性說明，本領域技術人員根據本實用新型的教導可以選擇適當的尺寸來實現本實用新型的裝置。以下給出了兩個具體的實施例：實施例1安裝表面為豎向，第一支架為“一”字形，直徑為10mm；第二支架為“一”字形，直徑為15mm，第一水平桿和第二水平桿的橫截面中心之間的水平間距L＝100mm，a、c與α、d的對應值如表1所示。表1a(mm)α(°)c(mm)d(mm)0.990.571.001.002.011.152.002.003.001.723.003.004.002.294.004.005.002.865.005.005.993.436.006.006.9947.007.007.994.578.008.009.005.149.009.0010.005.7110.0010.00實施例2安裝表面為豎向，第一支架為“一”字形，直徑為10mm；第二支架為“一”字形，直徑為15mm，第一水平桿和第二水平桿的橫截面中心之間的水平間距L＝80mm，a、c與α、d的對應值如表2所示。表2a(mm)α(°)c(mm)d(mm)0.800.571.001.001.611.152.002.002.401.723.003.003.202.294.004.004.002.865.005.004.793.436.006.005.5947.007.006.394.578.008.007.205.149.009.008.005.7110.0010.00以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3